3. 이론 및 원리(1) 아스피린: 처음에 버드나무 껍질에서 약효가 있는 부분을 추추래서 살리실산(salicylic acid)이라 이름 붙여진 후, 의약용으로 많이 사용되었으나 여러 가지 부작용을나타내었다. 그래서 독일의 Bayer 제약회사의 연구진이 여러 가지 유도체를 합성하는과정 중에 아세틸살리실산(acetylsalicyclic acid)이 만들어졌으며, 이 화합물이 오늘날 해열제와 진통제로 많이 사용되고 있는 아스피린이다. 아스피린은 에스터(ester)의 일종이다. 알코올 1몰과 유기산 1몰이 반응하면 에스터1몰과 물 1몰이 생성된다. 따라서 살리실산 1몰과 아세트산 1몰이 반응하면 에스터인아세틸살리실산(아스피린) 1몰과 물 1몰이 생성될 수 있다.
요오드는 승화성을 갖고 있어서 삼요오드화 이온 용액을 제조할 때 가능한 한 빨리 질량을재어 넣고, 과량의 요오드화 포타슘(KI)을 첨가해야 한다. 이렇게 제조한 용액은 표준화를 진행하여 농도를 결정해야 하는데, 그 이유는 요오드와 승화성으로 인해 정확히 첨가한 질량을첨가하기 어렵고, 유기불순물과 요오드가 반응할 수 있다는 점과 산성 조건에서 과량의 요오드화 이온이 공기 중에서 천천히 산화가 된다는 점 등이 있다.
1. 실험제목: Oxidation/reduction titration : Quantification of Acetone and H2O2,Quantification of active chlorine2. 실험목적: 산화 환원 적정 원리 내 다양한 방법으로 아세톤 정량 및 H2O2 정량, 유효염소정량을 할 수 있다. 3. 이론 및 원리(1) 아세톤의 분석법: 외관, 끓는점 및 케톤기의 일반 성질을 이용한다. 정성 방법에는 니트로프루시드 나트륨 반응과 요오드포름 반응이 있으며 정량반응에는 요오드포름 반응을 이용한다.
1. 실험제목: Oxidation/reduction titration : Quantification of available chlorine, Measurements of dissolved oxygen2. 실험목적1) 유효염소의 정의를 알고 산화/환원 적정을 통해 표백제 내 유효염소 정량을 할 수 있다. 2) 용존산소의 정의와 용존산소량 증가 및 감소요인에 대해 알 수 있다. Winkler-Azide 방법에 따른 용존 산소 측정 원리와 방법을 이해할 수 있다.3. 이론 및 원리(1) 표백분 중 유효염소의 정량표백분은 와의 혼합물로서 보통 로 표시하며, 와 등의 불순물을 포함하고 있다. 다음과 같이 표백분은 산성과 반응하여를 생성하며, 이 염소를 유효염소(available chlorine)라고 한다. 이렇게 발생하는 염소의 양으로 표백분의 효율을 평가할 수 있다.
1. 실험제목: 기체 확산 속도2. 조, 조원3. 실험목적: 기체 확산 속도와 분자량 간의 관계를 이해할 수 있다.4. 이론 및 원리확산이란 밀도 차이나 농도 차이에 물질을 이루고 있는 입자들이 농도(밀도)가 높은 쪽에서 농도(밀도)가 낮은 쪽으로 액체나 기체 속으로 분자가 퍼져 나가는 현상을 말한다.질량이 다른 두 물질의 확산 속도 ? 염화수소와 암모니아의 확산유리관의 양쪽 끝에 진한 염산과 진한 암모니아수를 묻힌 솜을 동시에 넣고 고무마개로 막아 두면, 진한 염산 가까운 쪽에 흰 연기가 생기는 것을 관찰할 수 있다. 즉, 가벼운 암모니아 기체가 무거운 염화수소 기체보다 더 빨리 퍼져 나가기 때문에 염산 쪽 가까이에서 반응이 일어나며 흰 연기인 염화암모늄(NH4Cl)이라는 물질이 생성된다. (분자량-HCl:36.5 NH3:17) 이렇듯 연기를 통해서 확산 속도를 알 수 있지만, 유리관에 리트머스 종이를 넣어 pH에 따른 색상 변화를 통해 액상확인과 동시에 기체 확산 속도를 비교하는 방법도 있다.그레이엄의 분출 속도의 법칙1831년 영국의 화학자 그레이엄(Graham)은 실험을 통하여 '같은 온도와 압력에서 기체의 확산 속도(V)는 분자량(M)의 제곱근에 반비례한다.'라는 그레이엄의 분출 속도의 법칙을 발표했다. 이 법칙은 밀도를 넣어도 성립되며, 분자량이 적고 밀도가 작을수록 확산 속도가 빠름을 알 수 있다. 그레이엄의 분출 속도의 법칙은 한 종류의 기체가 한 개의 구멍을 통해 분출하는 경우를 가장 잘 설명한다. 그러나 이 법칙을 이용하여서 한 기체가 다른 기체 혹은 공기 중으로 확산하는 때도 설명할 수 있다.곧, 용기 안에 있는 등온 ·등압의 기체가 용기 벽에 뚫린 작은 구멍을 통해 유출할 때, 그 속도는 기체 밀도의 제곱근에 반비례하고, 용기 내외의 압력 차의 제곱근에 비례한다. 또한, 일정한 온도에서 일정량의 기체 분자가 용기의 벽에 자주 부딪히므로 단위 시간당 충돌 횟수가 증가하여 압력이 커진다. 용기 안의 압력이 높을수록 용기 속의 기체가 빠르게 밖으로 나가게 된다.5. 보충이론*기체분자운동론: 1) 순수한 기체는 다수의 동일 분자로 되어 있으며, 이 분자들은 그 크기에 비교하여 매우 멀리 떨어져 있다.2) 기체 분자는 속도 분포를 가지고 무질서한 방향으로 계속하여 움직인다.③ 분자들은 충돌하는 동안을 제외하고는 서로 힘을 미치지 않으며, 일정 속도를 가지고 직선 운동을 한다.④ 분자들 사이의 충돌과 용기 벽과의 충돌은 완전 탄성 충돌이며, 충돌이 일어나는 동안 에너지를 잃지 않는다.⑤ 분자 자체의 부피는 너무 작으므로 무시할 수 있다.⑥ 기체의 압력은 용기 속의 분자가 벽에 충돌하여 나타난다.⑦ 기체 분자의 평균적인 분자 운동 에너지는 절대 온도에 비례하며, 분자의 크기, 모양 및 종류에는 관계가 없다.*이상기체 방정식pv=nrt로 표현되며, p는 기체의 압력, v는 기체의 부피, n은 기체 입자의 몰수, r은 보편기체상수, t는 절대 온도다.보일의 법칙 : 온도가 일정하면 압력과 부피는 반비례한다. 즉, (일정한 와 에서).샤를의 법칙 : 압력이 일정하면 부피는 온도에 비례한다. 즉, (일정한 와 에서).아보가드로의 법칙 : 온도와 압력이 일정하면 부피는 몰수에 비례한다. 즉, (일정한 와 에서).위 식들을 적당한 비례상수를 도입하여 하나의 식으로 표현하면 v=r(tn/p)이 되고, 이때 비례상수 이 보편기체상수이다. 위 식을 풀어쓰면 pv=nrt 가 된다.6. 실험 방법:적당량의 솜을 뜯어 암모니아수와 염산을 묻힌다.집게를 이용하여 동시에 유리관의 양 끝에 넣고, 고무마개를 끼우고 시간을 재기 시작한다.수평을 유지하며 염산과 가까이에서 흰색 고리가 발생하는 순간까지의 시간을 기록한다.염산과 흰색 고리까지의 거리, 흰색 고리와 암모니아수까지의 거리를 측정한다.7. 기구 및 시약: HCI, 암모니아수, 작은 솜, 고무마개, 유리관, 집게HCI ? 상온에서 자극적인 냄새가 나는 무색 기체로, 물에 잘 녹는다. 부피로 500배, 무게로는 100g의 물에 81.31g 녹는다, 수용액은 염산이라고 한다, 알코올-에테르-벤전 등에도 잘 녹는다. 실험실에서는 진한 황산에 진한 염산을 떨어트려 발생시키거나, 식염과 진한 황산을 반응시켜서 만든다.암모니아수암모니아 NH3의 수용액. 암모니아는 실온에서 무색의 기체로 존재하며 냄새가 자극적이다. 암모니아 기체가 녹아있는 수용액을 암모니아 용액 혹은 수산화암모늄 용액이라 부른다. 그러나 암모니아 용액에는 NH4OH 분자가 관찰되지 않고 분리할 수도 없으므로, 수산화암모늄이라는 명칭은 잘못된 것이다. 암모니아를 물에 녹여 만드는데 발열하므로 냉각시키면서 녹인다. 온도에 따라 용해도가 변화하고, 농도가 높을수록 비중이 작다. NH3 분자의 상태는 각종 실험 결과로 알 수 있듯이 NH4OH의 존재로 생각되지 않으며, 물 분자가 첨가된 NH3·H2O와 NH4OH의 중간 상태에 있는 것으로 보고 있다. 무색투명한 액체로, 암모니아 냄새와 자극적인 맛이 나고, 알칼리성을 보인다. 가열하거나 강한 염기가 존재하면 용해도가 감소하여 암모니아를 잃는다.NH4CL(염화암모늄)암모니아의 염으로 순수한 상태에서 맑은 흰색의 수용성 결정이다. 기체 확산 속도 실험에서 염산과 암모니아수 사이에서 흰색 연기가 발생하며 생성되는 물질이다. 고체를 가열하면 융해하지 않고 337.8℃에서 승화하여 기체로 되나, 기체 속에서는 분해하여 염화수소 HCl과 암모니아 NH3로 되어 있다. 약간 흡습성이 있고, 물에는 잘 녹는다.8. 결과: 흰색 고리가 발견된 시간: 4분 9초 염산과 흰 고리까지의 길이: 24cm그레이엄 법칙을 활용하여 나온 값을 대입하여 속도에 대해 비와 분자량에 대한 비를 비교하면 된다.9. 고찰: 흰색 고리를 발견한 시간이 4분 9초인데, 염산과 암모니아수 구분하는 것에 있어서 오해가 생겨 흰색 고리를 늦게 발견하였다. 따라서 흰색 고리가 발생한 시간이 확실하지 않다. 다른 조와 시간을 비교했을 때, 발견된 시간은 대부분 3분 20초 ~ 3분 30초 경이다. 만약 그렇게 시간을 3분 20초라고 가정했을 때, 염산의 속도는 0.12, 암모니아수의 속도는 0.2365로 깔끔한 값이 나온다. 그러나 그레이엄 법칙을 사용하여 속도와 분자량에 대한 비를 비교했을 때, v1/v2의 값은 0.507399577167019로 약 0.507 값이 나왔다. 시간이 다르지만, 시간의 값은 v1/v2에서 사라지므로 그레이엄의 법칙을 활용했을 때에서는 크게 영향을 끼치지는 않음을 알았다. 실험을 통해 얻을 값을 그레이엄 법칙의 속도비에 대한 분자량 비에 대입하였을 때, 값이 성립되지는 않았다. 그 이유는 아마 완전히 순수한 상태의 기체가 아니었기 때문인 것 같다.